Огнезащита металлических колонн кирпичом
Обновлено: 20.09.2024
Конструктивная огнезащита – это способы защиты от огня конструктивных элементов зданий, что основаны на формировании слоя теплоизоляции на поверхностях конструкций, которые при пожаре могут оказаться в зоне высокотемпературного нагрева, по определению СП 2.13130.2012, регламентирующего стойкость к огню строительных объектов.
К конструктивной огнезащите относят:
- Облицовку огнестойкими плитами, листами, другими материалами по негорючему каркасу с созданием воздушных прослоек. , обмазки.
- Нанесение толстослойных напыляемых составов, включая различные виды огнезащитных (огнеупорных) мастик, паст.
А также многослойные системы с комбинацией выше перечисленных огнестойких материалов, а также тонкослойных покрытий, таких как огнезащитные краски, лаки.
Для разных по материалу изготовления строительных конструкций, инженерных систем существуют различия в создании эффективной огнезащиты.
Для деревянных конструкций
Раньше для защиты от огня деревянного конструктива зданий в основном применяли различные штукатурные смеси, наносимые на каркас из дранки, металлической сетки.
Но, у этого недорогого способа были значительные недостатки – это трудоемкость работ, старт гниения древесины сразу после нанесения толстого слоя мокрой штукатурки.
Последние десятилетия проектировщики, строители для исключения контакта с огнем несущих деревянных конструкций в основном используют листы огнестойкого гипсокартона, заполняя образовавшиеся пустоты минеральной ватой, огнезащитным базальтовым материалом.
Этот способ огнезащиты прост, удобен, не требует больших материальных затрат, трудовых ресурсов; предохраняет древесину не только от воздействия огня, но и от гниения, так как выполняется сухим способом.
Для металла и металлических конструкций
Традиционная обкладка камнем, кирпичом вертикальных несущих металлоконструкций строительных объектов – колонн, опорных столбов, облицовка их керамической, в том числе огнеупорной плиткой, весьма распространенная раньше, в настоящее время применяется все реже как из-за трудоемкости, так из-за значительного увеличения нагрузки на перекрытия, фундаменты строений.
Наиболее распространенные способы конструктивной защиты металла:
- Нанесение современных видов огнестойких паст, мастик, штукатурных покрытий с наполнителями из измельченного вермикулита, керамзита.
- Сплошная обкладка, обертывание металлических строительных конструкций плитными, рулонными материалами из огнестойких минеральных материалов.
- Облицовка несколькими слоями огнестойкого гипсокартона с заполнением образовавшихся воздушных карманов теми же плитными, рулонными материалами, что увеличивает предел стойкости к огню такой огнезащитной системы.
- Финишное нанесение тонкослойных огнезащитных покрытий – красок, лаков как в целях увеличения общего предела огнестойкости многослойной системы, так и для улучшения внешнего вида защищаемых конструкций в административных, общественных объектах.
Для воздуховодов
Хотя короба общеобменных вентиляционных систем чаще всего изготавливают из металла, но, учитывая, что в зависимости от назначения таких инженерных коммуникаций объекта, например, для систем противодымной защиты, вытяжных шахт жилых домов они могут изготавливаться из других материалов, то конструктивную противопожарную огнезащиту воздуховодов обычно рассматривают как отдельный вид.
Самыми распространенными способами теплоизоляционного экранирования воздуховодов от огня являются:
- Нанесение огнезащитных паст, штукатурок, мастик, причем предпочтение отдается тем видам материалов, что обладают пластичностью в готовом виде, в связи с вибрацией воздуховодов при работе вентиляционных систем.
- Сплошное обертывание огнестойкими рулонными материалами, что на практике является наиболее быстрым, не трудоемким способом конструктивной огнезащиты.
Если же к воздуховодам не предполагается доступа для технического сервиса, ремонта, то используют многослойные конструкции из огнестойкого картона с минераловатным заполнением, что в том числе создает надежную звукоизоляцию.
Системы и материалы
СП 2.13130.2012 указывает, что несущие элементы строительных объектов I, II степеней стойкости к огню, отвечающие за их устойчивость, геометрическую неизменность, должны обеспечиваться конструктивной огнезащитой.
Следовательно, несущие конструкции должны иметь огнестойкий предел в соответствии требований СП 112.13330.2011 – 90 и 60 минут соответственно, а для объектов III степени – 45 минут.
Компании производители огнестойких материалов, используемых для однослойной конструктивной огнезащиты, рекламируют свою продукцию, указывают пределы стойкости к огню всех изделий; а также предлагают готовые решения – варианты многослойных огнезащитных систем для деревянных, металлических конструкций, воздуховодов вентиляционных систем, стойкость к огню которых иногда достигает 180 мин.
Для конструктивной огнезащиты используют следующие материалы:
- Облицовочный полнотелый, огнеупорный кирпич.
- Керамическую, в том числе огнеупорную плитку.
- Огнестойкие, в том числе влагостойкие виды гипсовой плиты, картона.
- Минеральные (кремнеземные, минераловатные, базальтовые, стекловолокнистые) плиты, маты, рулонные, шнуровые материалы.
- Различные виды огнезащитных мастик, паст, штукатурных покрытий.
А также огнестойкие краски, лаки – в качестве финишных покрытий многослойных систем конструктивной защиты.
Требования нормативных документов
Устройство, материалы, качество проведенной конструктивной огнезащиты должно отвечать требованиям следующих норм:
- , НПБ 236-97 – для металлоконструкций. , ГОСТ 32614-2012 – для огнестойкого гипсокартона.
- ГОСТ 32314-2012 – для огнестойких утеплителей из минеральной ваты.
Дополнительно:
Письмо Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ от 4 декабря 2017 г. № 53435-ОГ/08 О применении положений СП 112.13330.2011 «СНиП 21-01-97* Пожарная безопасность зданий и сооружений».
Разъяснено, что СП 112.13330.2011 “СНиП 21-01-97 Пожарная безопасность зданий и сооружений” следует использовать в работе в качестве справочной информации.
Актуализация данного свода правил не планируется, так как требования пожарной безопасности указаны в Федеральном законе от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» (в редакции от 29 июля 2017 года).
Огнезащита металлических конструкций
В настоящее время наблюдается значительное расширение рынка огнезащитных материалов. Успешно разрабатываются новые отечественные средства огнезащиты, внедряются зарубежные. В этом многообразии огнезащитных материалов и технологий перед проектировщиком и застройщиком встает задача оптимального выбора средств пассивной огнезащиты применительно к конкретным объектам.
Огнезащита металлических балок состоит в создании на поверхности элементов конструкций теплоизолирующих экранов, выдерживающих высокие температуры и непосредственное действие огня. Наличие этих экранов позволяет замедлить прогревание металла и сохранить конструкции свои функции при пожаре в течение заданного периода времени.
Выбор способа огнезащиты несущих металлических конструкций на стадии проектирования для конкретного объекта производится на основе технико-экономического анализа с учетом условий объекта:
- величины требуемого предела огнестойкости конструкции;
- сложности конфигурации конструкции;
- ограничений по весу огнезащитного покрытия;
- температурно-влажностных условий эксплуатации и производства строительно-монтажных работ;
- степени агрессивности окружающей среды по отношению к огнезащите и материалу конструкции;
- требуемых сроков проведения работ;
- эстетических требований к конструкции.
Способы огнезащиты несущих металлических конструкций
Обетонирование, облицовка из кирпича
Применение огнезащиты металлических колонн при помощи бетона и кирпичной кладки наиболее рационально в тех случаях, когда одновременно с огнезащитой конструкций требуется произвести их усиление, например, при реконструкции зданий.
Кирпичную облицовку применяют для огнезащиты вертикально расположенных конструкций. Армирование огнезащитной облицовки из кирпича назначают с учетом усиления связи в углах кирпичной кладки. Диаметр стержней арматуры принимают не более 8 мм. Армирование огнезащитного слоя бетона может быть разнообразным в зависимости от толщины слоя и требуемой степени усиления конструкции.
С помощью облицовок из бетона и кирпичной кладки обеспечивается предел огнестойкости до 2,5 часов. Они устойчивы к атмосферным воздействиям и агрессивным средам. Но эти способы огнезащиты имеют ряд особенностей:
- они связаны с трудоемкими опалубочными и арматурными работами;
- малопроизводительны;
- значительно утяжеляют каркас здания;
- увеличивают сроки строительства.
Кроме того, эти способы неприменимы для огнезащиты несущих конструкций перекрытий (фермы, балки) и связей по колоннам и фермам.
Согласно рекомендациям ЦНИИСК им. Кучеренко: ориентировочные значения толщины огнезащитного слоя бетона, необходимого для обеспечения предела огнестойкости стальных конструкций от 0,75 до 2,5 ч, составляют от 20 до 60 мм.
Листовые и плитные облицовки и экраны
Для устройства облицовок металлических конструкций могут использоваться листовые и плитные теплоизоляционные материалы, например:
- гипсокартонные и гипсоволокнистые листы;
- асбестоцементные и перлитофосфогелиевые плиты;
- плиты на основе вспученного вермикулита.
Для крепления листовых и плитных материалов к металлической конструкции приваривают крепежные элементы – стальные пластины, уголки, штыри. Устройство данного средства огнезащиты не требует очистки поверхности защищаемых конструкций от ранее нанесенных лакокрасочных покрытий.
По данным ВНИИПО и ЦНИИСК им. Кучеренко с помощью листовых и плитных облицовок обеспечивается предел огнестойкости до 2,5 часов.
Листовые и плитные облицовки и экраны практически применимы для колонн, стоек и балок. Но для ферм покрытия и связей использование этих средств огнезащиты нерационально. Также ограничивают установку листовых и плитных облицовок перерасход материала при низком уровне требуемых пределов огнестойкости защищаемых конструкций и высокий уровень паропроницаемости.
Штукатурки
Использование цементно-песчаной штукатурки обусловлено такими достоинствами, как:
- низкая стоимость материалов для приготовления состава;
- обеспечение значительного предела огнестойкости защищаемой конструкции (до 2,5 часа);
- устойчивость к атмосферным воздействиям.
В то же время это средство огнезащиты имеет ряд недостатков, ограничивающих его применение:
- большая трудоемкость работ по нанесению покрытия из-за необходимости армирования стальной сеткой;
- увеличение нагрузок на фундаменты зданий за счет утяжеления каркаса;
- необходимость применения антикоррозионных составов.
Кроме того, штукатурки не отвечают эстетическим требованиям и не могут быть нанесены на конструкции сложной конфигурации – фермы, связи и т. д.
Стремление снизить массу штукатурного покрытия привело к разработке легких штукатурок с содержанием:
- асбеста;
- перлита;
- вермикулита;
- фосфатных соединений и других материалов.
Однако снижение массы приводит к появлению недостатков, свойственных облегченным штукатуркам: снижение конструктивной прочности, недостаточная адгезия к покрываемой поверхности. Следует отметить, что штукатурные смеси на жидком стекле, извести и гипсе могут использоваться в помещениях с относительной влажностью не более 60%.
Огнезащитные покрытия на основе неорганического связующего материала
В качестве вяжущего состава для облегченных огнезащитных покрытий наиболее широко применяется жидкое стекло или силикофосфатное связующее. Жидкое стекло обладает способностью реагировать при высоких температурах с окислами наполнителей с образованием жаростойких соединений.
Огнезащитные покрытия на основе неорганического связующего обладают огнезащитной эффективностью от 0,75 до 2,5 ч при толщине покрытия от 5 до 65 мм. Однако, вследствие высокой плотности структуры, огнезащитные материалы на основе жидкого стекла отличаются повышенной хрупкостью и значительной усадкой при увлажнении и высушивании. Для них свойственна высокощелочная реакция, что является причиной разрушения грунтовочных составов и отслаивания покрытия от поверхности конструкции.
Перед нанесением огнезащитных покрытий на основе неорганического связующего необходимо произвести тщательную очистку поверхности защищаемой конструкции от ранее нанесенных лакокрасочных покрытий, ржавчины и обезжирить. Покрытия могут применяться в закрытых помещениях с относительной влажностью не более 85%.
Огнезащитные составы терморасширяющегося типа
Огнезащитные составы терморасширяющегося типа являются одним из перспективных направлений огнезащиты. Их огнезащитное действие основано на вспучивании нанесенного покрытия при температурах 170-250 °С и образовании пористого теплоизолирующего слоя, который препятствует прогреву металла до температуры, при которой конструкция теряет свою несущую способность. Состав огнезащитных паст разнообразен: от водной дисперсии с неорганическими и органическими наполнителями до красок на органическом растворителе с минеральным наполнителем. Современные огнезащитные составы, нанесенные на поверхность толщиной до 2 мм, под воздействием высоких температур увеличиваются в объеме в 10-40 раз и обладают огнезащитной эффективностью до 1 часа.
Следует отметить, что нанесение огнезащитных составов производится на грунт, указанный в сертификате пожарной безопасности. Перед нанесением огнезащитного состава необходимо произвести очистку поверхности защищаемой конструкции от ранее нанесенных лакокрасочных покрытий, ржавчины, обезжирить и огрунтовать. Нанесение огнезащитного покрытия на грунт, отличающийся от указанного в Сертификате, а также нанесение на поверхность огнезащитного покрытия других покрытий, не указанных в Сертификате, недопустимо.
Группа компаний УНИХИМТЕК выпускает широкую линейку огнезащитных составов собственной разработки торговой марки ОГРАКС. Огнезащитные терморасширяющиеся составы ОГРАКС® улучшают характеристики огнестойкости стальных конструкций в любых условиях эксплуатации и тем самым обеспечивают надёжную пассивную огнезащиту зданий и сооружений гражданского промышленного строительства.
Способы огнезащиты металлических конструкций
Железобетонные и металлические конструкции являются основой несущих конструкций зданий, которые должны защищаться от воздействия огня при пожарах. В строительном законодательстве установлены требования по времени огнестойкости конструкций, в течение которого они должны сохранять свои несущие способности, а также способы защиты металлических конструкций. Сохранение несущей способности конструкций при пожаре важно в первую очередь для безопасного вывода людей из здания.
Зачем нужна защита металлоконструкций от огня?
Может возникнуть вопрос - зачем вообще нужна защита металлоконструкций от огня, если металл не горит? Аналогичный вопрос можно задать про железобетоные конструкции.
Проблема заключается в том, что при нагреве до 500 o С металлические конструкции теряют прочность и несущую способность под воздействием своих нагрузок. Те же процессы происходят в железобетонных конструкциях, прочность которых в нормальных условиях обеспечивается в значительной степени каркасом из стальной арматуры.
Предел огнестойкости металла без огнезащиты составляет от R10 до R15. Это значит, что металлоконструкции без огнезащиты будут выполнять свои функции в случае пожара в течение 10-15 минут. Это время не удовлетворяет нормативам для объектов, предполагающих нахождение людей.
Рассмотрим подробнее требования к огнезащите металлических конструкций, с учетом предела огнестойкости объектов.
Выбор вида огнезащиты. Предел огнестойкости зданий
Выбор способов огнезащиты определяется требованиями к пределу огнестойкости самих зданий, которые сформулированы в СП 2.13130.2020 «Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты».
В зданиях I и II степени огнестойкости для несущих конструкций, которые обеспечивают прочность и устойчивость здания, включая колонны и фермы, несущие стены, перекрытия и диафрагмы, огнестойкость этих элементов должна обеспечиваться применением конструктивных решений и материалов:
1. Конструктивная огнезащита (покрытие теплооизоляционными негорючими плитами или толстослойными составами).
2. Тонкослойные вспучивающиеся огнезащитные краски.
Особые условия предусмотрены для сейсмических зон – в таких зонах применяемые средства должны соответствовать требованиям СП 14.13330 по прочности при нагрузках, возникающих при землетрясениях. Также, средства огнезащиты нельзя использовать в таких местах, где отсутствует возможность контроля из состояния, ремонта или замены.
Огнезащитные краски (п. 2) могут применяться в зданиях I и II степени огнестойкости только для металлических конструкций с приведенной толщиной металла более 5,8 миллиметров. Рассмотрим подробнее этот показатель.
Расчет приведенной толщины металла
По НПБ 236-97 «Огнезащитные составы для стальных конструкций», приведенная толщина металла считается по формуле:
Описание:
- ПТМ - приведенная толщина металла (мм),
- S - площадь сечения (мм 2 ),
- P - нагреваемый периметр (мм).
Пример расчета: двутавровая балка 40Ш1 (ГОСТ 26020-83).
Рассматриваем вариант с обогревом со всех сторон.
Площадь поперечного сечения: S = 12235 мм 2 .
Обогреваемый периметр: P = 1919 мм.
ПТМ = S / P = 12235 / 1919 = 6,38 мм.
Виды огнезащиты металлических конструкций
Итак, для огнезащиты металлических конструкций в зданиях могут использоваться конструктивная огнезащита либо вспучивающиеся тонкослойные краски.
Конструктивная огнезащита металлоконструкций – это огнезащитный теплоизоляционный слой из специальных материалов, предотвращающий нагрев металлических конструкций от огня.
- минераловатные плиты,
- гипсокартонные листы,
- асбестовые листы,
- кирпич,
- напыляемые толстослойные огнезащитные составы и штукатурки.
Как правило, материалы для огнезащиты металла делятся на три группы:
Рассмотрим подробнее эти группы
- Конструктивная огнезащита, реализуемая облицовкой металлоконструкций огнестойкими теплоизоляционными материалами, например, плитами из минеральной ваты и гипсокартоном - традиционный способ защиты металлоконструкций от огня.
Преимуществом этого способа является высокая огнезащитная способность. К недостаткам можно отнести высокую трудоемкость и стоимость работ.
Применение конструктивной огнезащиты требует разработки проекта огнезащиты, в котором учитываются способы крепления огнезащитных конструкций, соответствующие технической документации на систему и протоколам испытаний огнезащиты. из толстослойных огнезащитных обмазок и составов.
Такие материалы не вспучиваются при нагревании. Они обеспечивают изоляцию от высокой температуры за счет сочетания низкой теплопроводности и достаточной толщины изоляционного слоя.
Толстослойные напыляемые огнезащитные составы обладают преимуществами:- высокая огнезащитная эффективность,
- технологичность и высокая скорость нанесения,
- высокая прочность и долговечность облицовки,
- меньший вес огнезащитных материалов, по сравнению с п. 1, создающий меньшие нагрузки на конструкции,
- как правило, меньшая стоимость, по сравнению с п. 1.
Тонкослойные вспучивающиеся огнезащитные краски обеспечивают защиту металлических конструкций от огня за счет расширения от нагрева. При этом вокруг металла создается толстое покрытие из кокса, имеющего маленькую теплопроводность и высокую огнестойкость. Это обеспечивает необходимое время защиты металла от высоких температур.
Огнезащитные краски дают существенные преимущества в случаях, когда проект допускает их применение:- огнезащитная эффективность до R120,
- практически отсутствует дополнительная нагрузка на конструкции,
- выгодная стоимость огнезащиты,
- высокая скорость и технологичность нанесения,
- возможность проведения работ в широком диапазоне температур, от +50 o С до -15 o С,
- низкий расход материала,
- долгий гарантированный срок службы,
- эстетичный внешний вид, который может выступать в роли финишной отделки.
В строительном законодательстве присутствует множество требований к конструкциям зданий, с точки зрения пожарной безопасности. Имеется много различных показателей и нормативов, которые должны быть выполнены для успешной приемки построенного объекта.
Учесть все эти факторы, выбрать правильные и при этом наиболее технологичные и экономичные решения по огнезащите, которые будут обеспечивать безопасность находящихся в здании людей – задача проектной организации, разрабатывающей проект огнезащиты.
Конструктивная огнезащита металлоконструкций зданий
Состав системы конструктивной огнезащиты металлоконструкций определяется проектной документацией, в которой должны быть учтены и реализованы нормативы законодательства – ФЗ 123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» и СП 2.13130 «СИСТЕМЫ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ЗАЩИТЫ. Обеспечение огнестойкости объектов защиты».
Нужна ли огнезащита металлоконструкций
Для чего защищать от огня металлоконструкции если металл не горит? Необходимость огнезащиты металлоконструкций здания вызвана тем, что при нагревании металла несущих конструкций выше 500 o С он теряет прочность и способность нести соответствующие нагрузки, что в случае пожара может привести к быстрому обрушению здания. В законодательстве установлено время для разных типов зданий и сооружений, в которое должна быть обеспечена прочность и целостность конструкций здания, для эвакуации людей.
В каких случаях должна применяться конструктивная огнезащита?
Конструктивная защита металлических конструкций применяется для защиты металлоконструкций от огня при пожаре, когда нужно получить предел огнестойкости конструкций от 90 до 150 минут.
При строительстве объектов к разным металлоконструкциям предъявляются разные требования по огнестойкости, с учетом их функционального назначения и требований строительных норм. В СП 2.13130 сформулированы требования к строительным объектам I, II степени огневой стойкости, для несущих элементов, обеспечивающих устойчивость и геометрическую неизменность объекта: эти металлоконструкции должны иметь конструктивную огнезащиту с R120 и R90 соответственно.
На практике, на строящихся объектах тип огнезащиты выбирается с учетом назначения металлоконструкций: конструктивная огнезащита используется для защиты несущих металлоконструкций, влияющих на общую устойчивость и геометрическую неизменяемость здания, с приведенной толщиной металла менее 5,8 мм , а для огнезащиты менее ответственных конструкций, не влияющих на общую устойчивость и геометрическую неизменяемость здания применяются вспучивающиеся тонкослойные составы, дающие предел огнестойкости R45. Также, в зданиях III степени стойкости к огню, может использоваться только тонкослойная огнезащита вспучивающимися огнезащитными красками.
Системы конструктивной противопожарной защиты металлических конструкций
- толстослойные напыляемые составы,
- штукатурки,
- плитные, листовые, штучные строительные материалы для облицовки, на каркасе или без него,
- кирпич,
- гипсокартонные листы,
- бетон и прочие затвердевающие растворы, для заливки которых нужно использовать опалубку.
- трудоемкость монтажа защитного покрытия,
- срок производства работ,
- толщина изоляционного слоя,
- дополнительная нагрузка на конструкции от веса огнезащиты,
- внешний вид огнезащитного покрытия,
- стоимость итоговой системы конструктивной огнезащиты.
В итоге при достижении одинаковой заданной степени огнестойкости могут быть выбраны сборные системы, сильно отличающиеся по цене, технологичности монтажа, срокам работ, весу и внешнему виду. Выбор для применения на объекте системы конструктивной огнезащиты, удовлетворяющей требованиям по пределу огнестойкости, имеющей привлекательный внешний вид, а также минимальные сроки монтажа и цену, осуществляется проектной организацией, разрабатывающей проект огнезащиты.
Выбор материалов конструктивной огнезащиты
При разработке проекта огнезащиты выбор материалов конструктивной огнезащиты производится на основании требований ФЗ 123 и СП 2.13130, с учетом выполнения критериев оптимальной стоимости, наилучшей скорости монтажа и приемлемого качества итоговых покрытий, при котором не потребуется дополнительная отделка. На выбор способов огнезащиты также оказывает влияние архитектура объекта.
- теплоизоляционные маты,
- огнезащитные обмазки,
- тонкослойные вспучивающиеся краски.
Способы нанесения огнезащиты
Для монтажа указанных огнезащитных материалов конструктивной огнезащиты по большей части используется механизированное нанесение, при помощи аппаратов безвоздушного нанесения, с применением подъемных механизмов и промышленного альпинизма.
К описанной в статье конструктивной огнезащите относятся огнезащитные составы и покрытия:
Читайте также: